可軸向移動的無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)變壓器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在一般的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中，運(yùn)動部件在軸承的支撐下，只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。靜止部分和轉(zhuǎn)動 部分之間軸向的相對位置是不做變化的。但在某些特殊場合下，除了要求運(yùn)動部件做旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動之外，還需做軸向運(yùn)動。這就要求與之相配的速度和位置傳感元件，也必須有這樣功 能。旋轉(zhuǎn)變壓器是用在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時的角度位置和旋轉(zhuǎn)速度的傳感器。傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)變壓器的 結(jié)構(gòu)和原理只適應(yīng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而不能同時允許軸向移動，否則參數(shù)和性能會發(fā)生變化、變 壞，而無法起到應(yīng)有的作用。
[0003] 旋轉(zhuǎn)變壓器一般包括磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器和無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器，而早期的有刷旋 變目前已被淘汰，退出應(yīng)用。與磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器相比較，無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 構(gòu)成可軸向運(yùn)動的形式難度更大、更加不易。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子上沒有繞組，輸出、 輸入繞組都在同一套定子槽內(nèi)。但無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器有兩套磁路和繞組系統(tǒng)，一套磁路 和繞組系統(tǒng)與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器一樣，稱為旋變系統(tǒng)；還有一套同心式的環(huán)形變壓器，同樣 有自己獨立的定轉(zhuǎn)子磁路和繞組系統(tǒng)，稱為環(huán)變系統(tǒng)。通常形式的無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器如 圖1所示，其中A表示旋變部分，B表示環(huán)變部分。一般的無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器通常包括旋 變轉(zhuǎn)子1、機(jī)殼2、旋變定子3、引出線4、引線塞5、環(huán)變定子鐵芯6、環(huán)變定子繞組7、環(huán)變轉(zhuǎn) 子繞組8、環(huán)變轉(zhuǎn)子鐵芯9、轉(zhuǎn)軸10。圖2是無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器的原理圖，其中C表示旋變部 分，D表示環(huán)變部分。無接觸式的轉(zhuǎn)子上雖然有繞組，但其電信號的輸入、輸出是通過環(huán)變 實現(xiàn)的，這也就實現(xiàn)了無接觸。
[0004] 從圖1可以看出，旋轉(zhuǎn)變壓器無法做軸向運(yùn)動，如果有了軸向位移，定轉(zhuǎn)子之間 磁路無法對齊，磁路耦合情況發(fā)生變化，電磁參數(shù)和性能都會發(fā)生變化，定轉(zhuǎn)子之間無法感 應(yīng)。尤其是環(huán)變部分，由于環(huán)變軸向磁路較窄，更難以工作。如圖3所示，定轉(zhuǎn)子的磁中心 線不相重和，這時隨著轉(zhuǎn)子軸向位移的加大，彼此相覆蓋的面積逐漸減小。與定轉(zhuǎn)子軸向鐵 芯中心相重合時相比，由于親合面積減小，輸出信號減小、電氣誤差變大，其他電磁參數(shù)也 要相應(yīng)發(fā)生變化。若軸向變化過大，以至于彼此脫離，那時就沒有耦合了，更無法工作。可 以看出，當(dāng)存在圖3這種在有軸向偏移時，如何確定鐵芯軸向長度的尺寸和結(jié)構(gòu)，使之仍實 現(xiàn)彼此鐵芯的覆蓋面積不變、磁路計算理論尺寸不變，以保持電磁參數(shù)不變、性能不變，是 解決問題的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種可軸向移動的無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器，解決以上技術(shù) 問題。
[0006] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] 可軸向移動的無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器，包括旋變定子和旋變轉(zhuǎn)子、環(huán)變定子鐵芯和 環(huán)變定子繞組、環(huán)變轉(zhuǎn)子鐵芯和環(huán)變轉(zhuǎn)子繞組；
[0008] 所述旋變定子鐵芯軸向長度和所述旋變轉(zhuǎn)子鐵芯軸向長度不同；
[0009] 所述環(huán)變定子鐵芯的軸向長度和所述環(huán)變轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向長度不同；
[0010] 旋變部分：
[0011] 首先由電磁計算確定旋變定子或旋變轉(zhuǎn)子中較短一方鐵芯軸向長度，而較長一方 鐵芯采用如下方式確定：
[0012] Lc=LD+Lx+(2 ~4)δ (1)
[0013] 其中，1^為旋變定子或旋變轉(zhuǎn)子中較長一方鐵芯軸向長度；
[0014] LD為旋變定子或旋變轉(zhuǎn)子中較短一方鐵芯軸向長度；
[0015] Lx為軸向運(yùn)動時的最大距離；
[0016] δ為氣隙長度；
[0017] 環(huán)變部分：
[0018] 首先由電磁計算確定環(huán)變定子鐵芯一側(cè)端環(huán)軸向?qū)挾萣hs、環(huán)變轉(zhuǎn)子置放繞組的空 間寬度bhlT，則：
[0019] 環(huán)變定子置放繞組的空間寬度bhsr:bhsr=bh"+Lx (2)
[0020] 環(huán)變定子軸向總長度Lhs:Lhs=bhsr+2bhs (3)
[0021] 環(huán)變轉(zhuǎn)子軸向總長度Lhr:Lhr= 2Lx+bhrr+2bhs+Δ(4)
[0022] 其中，Lx為軸向運(yùn)動時的最大距離；
[0023] Δ= (1 ~2)mm〇
[0024] 本發(fā)明考慮到整機(jī)應(yīng)用中，由于結(jié)構(gòu)、尺寸配合及加工精度的問題，可能造成軸向 尺寸不精確。所以取Λ作為加長裕度，以作補(bǔ)償。
[0025] 當(dāng)所述旋變定子鐵芯軸向長度和所述旋變轉(zhuǎn)子鐵芯軸向長度不同時，較短一方鐵 芯軸向長度可以根據(jù)電磁參數(shù)及結(jié)構(gòu)需要，采用傳統(tǒng)方法計算，來確定長度。同理，當(dāng)所述 環(huán)變定子鐵芯的軸向長度和所述環(huán)變轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向長度不同時，環(huán)變定子鐵芯一側(cè)端環(huán) 軸向?qū)挾萣hs、環(huán)變轉(zhuǎn)子置放繞組的空間寬度bh"也由常規(guī)電磁設(shè)計確定。
[0026] 在所有軸向運(yùn)動中，較長一方鐵芯必須完全覆蓋較短一方鐵芯，本發(fā)明采用上述 方式確定鐵芯長度，使得在有軸向偏移時，定子和轉(zhuǎn)子彼此覆蓋的面積仍能保持不變，同時 解決由于軸向偏移帶來的計算中問題，確定合適的、正確的幾何尺寸，實現(xiàn)性能不變、參數(shù) 不變。
[0027] 采用上述原則的旋轉(zhuǎn)變壓器，作為角度、速度傳感器使用時，允許除做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 外，同時可在一定范圍內(nèi)做軸向運(yùn)動，而其參數(shù)和性能保持不變。
[0028] 在電磁計算中，有效鐵芯長度是指參與計算的長度，不同于一般實際的鐵芯長度， 有效鐵芯長度必須考慮到磁場的端部邊緣效應(yīng)，本發(fā)明采用如下方法計算有效鐵芯長度：
[0029] 旋變鐵芯長度Lxg:Lxe=LD+3δ(5)
[0030] 其中，LD為旋變定子或旋變轉(zhuǎn)子中較短一方鐵芯軸向長度；
[0031] δ為氣隙長度；
[0032] 環(huán)變鐵芯長度Lhg:Lhe=bhs+3δ(6)
[0033] 其中，bhs為環(huán)變定子鐵芯一側(cè)端環(huán)軸向?qū)挾取?br>[0034] 在設(shè)計中，定子或轉(zhuǎn)子鐵芯長度的確定是關(guān)鍵。在電磁設(shè)計中，和氣隙及鐵芯長度 有關(guān)的參數(shù)是計算有效鐵芯長度。定轉(zhuǎn)子之間的氣隙的徑向尺寸稱作為氣隙長度，在作電 磁計算時，應(yīng)考慮到氣隙的邊緣效應(yīng)，所以不能簡單的把幾何上的鐵芯長度尺寸當(dāng)作電磁 計算參數(shù)。本發(fā)明的電磁設(shè)計方法，能解決由于軸向偏移帶來的計算問題。
[0035] 在所述旋變定子鐵芯軸向長度和所述旋變轉(zhuǎn)子鐵芯軸向長度不同時，可以根據(jù)具 體情況選擇長短，但是優(yōu)選采用所述旋變轉(zhuǎn)子鐵芯軸向長度長于所述旋變定子鐵芯軸向長 度。
[0036] 在所述環(huán)變定子鐵芯的軸向長度和所述環(huán)變轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向長度不同時，環(huán)變定 子置放繞組的空間寬度長于環(huán)變轉(zhuǎn)子置放繞組的空間寬度，以適應(yīng)磁路需要。
[0037] 有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明設(shè)計的旋轉(zhuǎn)變壓器，在允許除做旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動外，同時可在一定范圍內(nèi)做軸向運(yùn)動，而其參數(shù)和性能保持不變。
【附圖說明】
[0038] 圖1為常規(guī)形式的無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2為無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器的原理圖；
[0040] 圖3為常規(guī)形式的無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器定轉(zhuǎn)子之間有軸向移動時位置變化情況 示意圖；
[0041] 圖4a)為定轉(zhuǎn)子鐵芯軸向中心線一致時的位置示意圖；
[0042] 圖4b)為轉(zhuǎn)子軸向向左移動最大時的位置示意圖；
[0043] 圖4c)為轉(zhuǎn)子軸向向右移動最大時的位置示意圖；
[0044] 圖5為無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器在采用長轉(zhuǎn)子時的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖；
[0045] 圖6為定轉(zhuǎn)子鐵芯不等時的磁場不意圖。
【具體實施方式】
[0046] 為了本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合 具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)